热带假丝酵母脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2的功能评价

【目的】热带假丝酵母是发酵法生产二元酸的重要工业菌株,具有较高的ω-氧化活性。脂肪醛脱氢酶在ω-氧化途径中起重要作用,催化脂肪醛生成脂肪酸,但其具体催化功能及对细胞生理影响还未被系统研究。本文通过删除脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2鉴定了其在ω-氧化途径中的功能。【方法】通过基因组信息挖掘获得热带假丝酵母脂肪醛脱氢酶基因CtAld1和CtAld2序列,在此基础上,通过同源重组敲除CtAld1和CtAld2基因。考察突变株的生长和胞内脂肪醛脱氢酶活性变化,并评价CtAld1和CtAld2基因敲除对细胞二元酸合成能力的影响。【结果】分别获得了热带假丝酵母突变株XZX-1(ΔCtAld1/ΔCtAld1)、XZX-2(ΔCtAld2/ΔCtAld2)和XZX-12(ΔCtAld1/ΔCtAld1,ΔCtAld2/ΔCtAld2)。在以十二烷为唯一碳源的培养基中,敲除CtAld2基因显著抑制细胞的生长,胞内脂肪醛脱氢酶活性降低为出发菌株的30%;敲除CtAld1基因尽管会使细胞损失一部分醛脱氢酶活性,但能够一定程度地提升细胞在十二烷中的生长性能。敲除CtAld1或CtAld2会降低菌株二元酸产量,组合敲除CtAld1和CtAld2严重削弱菌株十二碳二元酸的合成能力。【结论】CtAld2对热带假丝酵母细胞的生长和十二碳二元酸的合成具有重要作用,缺失CtAld1或CtAld2基因降低细胞的二元酸合成能力。CtAld1和CtAld2可作为热带假丝酵母ω-氧化途径代谢工程改造的潜在靶点。     

十二碳二元酸的发酵研究

热带假丝酵母(Candidatropicalis)UH248菌株在单因子实验的基础上经过正交实验后,以正十二烷发酵生成十二碳二元酸的产酸量从817g/L提高到1082g/L。而其二元酸产品的纯度(>97%)满足工业生产的需要。吐温60010%、尿素012%、维生素B2150μg/L、青霉素150μ/mL、丙氨酸050%的浓度时也对十二碳二元酸产量有促进作用。用一株以UH248为母株诱变筛选的新的优良突变株HP12菌株,在最佳条件下,20m³罐中发酵151h,十二碳二元酸的平均产量达2021g/L。     

十二碳二元酸发酵研究

长链二元酸(long-chain dicarboxylic acid,DCA)是指C10以上的脂肪族二元羧酸。它们是一类重要的精细化工原料,广泛用于大环麝香、工程塑料、耐寒增塑剂、尼龙纤维、热熔胶以及液晶的合成,也是医药和农药合成的原料。其中十二碳二元酸(DCA12)市场需求量较大,主要用于合成高级工程塑料尼龙1212、服装用尼龙热熔胶和高级涂料等,目前由化学法和发酵法生产。由于发酵法其原料来源容易、生产条件温和、产品纯度高等待点,深受重视。国内外对发酵法制取DCA12的研究较为深入^[1-6],1998年我国已实现了工业化生产^[7]。热带假丝酵母(Candida tropicalis)突变株SP—UV—56是一株高产十三碳二元酸(DCA13)生产菌^[8],已用于工业发酵生产DCA13。现报道该突变株在10L罐发酵生产DCA12的结果。     

烷烃发酵产生1，13-十三碳二元酸及其诱导作用的研究

从能利用正十二烷产生1,12-十二碳二元酸的热带假丝酵母突变株D28出发,经两次紫外线照射诱变,选育到一株从正十三烷产生1,13-十三碳二元酸较高的突变株2—23号菌。该突变株较出发菌株提高产酸率20％,达40．4g／L。突变株2—23也能将一定链长的长链烷烃以较高的产率转变成相应的单一二元酸。此外,在产酸摇瓶条件试验中观察到烷烃的诱导作用,使突变株产酸能力得以提高。用烷烃预培养的种子发酵正十三烷,其产生1,13一十三碳二元酸的量较糖质碳源培养的种子发酵时要提高30％。     

烷烃发酵产生1，13-十三碳二元酸及其诱导作用的研究

从能利用正十二烷产生1,12-十二碳二元酸的热带假丝酵母突变株D28出发,经两次紫外线照射诱变,选育到一株从正十三烷产生1,13-十三碳二元酸较高的突变株2—23号菌。该突变株较出发菌株提高产酸率20％,达40．4g／L。突变株2—23也能将一定链长的长链烷烃以较高的产率转变成相应的单一二元酸。此外,在产酸摇瓶条件试验中观察到烷烃的诱导作用,使突变株产酸能力得以提高。用烷烃预培养的种子发酵正十三烷,其产生1,13一十三碳二元酸的量较糖质碳源培养的种子发酵时要提高30％。     

云南栽培的西蒙得木种子蜡的化学成分

西蒙得木(Simmondsia chinensis)为重要油脂植物。我所引种栽培的西蒙得木种子蜡(液体蜡)经化学处理后,用GC及GC/MS分析,化学成分与原产地一致。我们采用“远端基团修饰法”确定了未见前人报道的脂肪酸的双键位置。分析结果,西蒙得木液体蜡的脂肪酸部分,其主要成分(％):十六碳烯-7-酸0.07—0.10,十八碳烯-9-酸3.73—5.92,二十碳烯-11-酸37.59—38.83,二十二碳烯-13-酸7.09—9.27,二十四碳烯-15-酸0.62—1.11。脂肪醇部分主要成分(％):十八碳烯醇0.21—0.24,二十碳烯醇16.15—22.07,二十二碳烯醇19.93—23.09,二十四碳烯醇2.96—4.96。     

长链二元酸的来源

十个碳以上的长链二元酸,虽然是一类精细化工产品,有着重要和广泛的工业用途,但它们在自然界中不单独存在,其来源有３个途径：（１）植物油裂解制取：一部分长链二元酸,可以从植物油裂解制取。例如癸二酸（ＤＣ１０）是从蓖籽油裂解而得到。十三碳二元酸（ＤＣ１３）需从菜籽油中提取出甘油芥酸酯,然后再经臭氧氧化制取,但用此法制取的ＤＣ１３,其纯度只达到７０％左右,不符合化工上合成麝香－Ｔ香料的纯度要求;而十五碳二元酸（ＤＣ１５）,是从蒜头果油中提取出一种脑神经酸,再经过裂解才可得到。以上３种二元酸,虽可分别从３…     

重组PAI－1在大肠杆菌中的高效表达

纤溶酶原激活物抑制因子－1(PAI—1)在天然状态下含量很低。为了进行PAI—l的结构与功能的研究,构建了表达重组PAI—l的质粒pBV22(I／PAI—l,并在大肠杆菌中得到了高效表达。最高表达量为菌体总蛋白量的49%以上。经Western blotting检测,得到了分子量为43．0kDa的反应条带。对形成包涵体的表达产物进行变、复性处理及Seplhadex G-75的初步纯化,得到了潜伏态的重组PAI—l。用纤维蛋白平板法和显色底物法,测定出经4mol／L盐酸胍激活后的重组PAI—l对尿型纤溶酶原激活物(u—PA)有明显的抑制活性。而且,激活后的重组Pal-1经过37℃处理,会逐渐转变为潜伏态。     

石油发酵长链二元酸的研究——(Ⅰ)二元酸产生菌的筛选方法、菌种鉴定及产物分析

微生物能将正烷烃分子两末端氧化成二元脂肪酸。我们设计了应用指示菌筛选产二元酸菌株的方法,并对产短链二元酸之解脂假丝酵母192(Candida lipolytica 192),和热带假丝酵母79(Candida tropicalis 79),用MNNG诱变育种,挑选在十五烷及十三烷 1:13二羧酸培养基上不生长或生长极差,可能是因β氧化受阻而积聚长链二元酸的突变种进行发酵。发酵产物经熔点测定、质谱分析、元素分析、气相色谱和红外光谱分析,证明为α,ω-十三烷1:13二羧酸。发酵产量解脂假丝酵母94为8.1克/升,热带假丝酵母N-15和N-26分别为14克/升和10克/升。 三株指示菌、不动杆菌(Acinetobacter sp)I_7、C_5和C_(11),对一元酸及二元酸的利用有差异,I_7能利用六碳以上二元酸及一元酸,C_5能利用八碳以上二元酸及一元酸,而C_(11)则只能利用一元酸生长。因此可以根据发酵液在这一组指示菌上的反应,筛选短链二元酸的产生菌。对应用指示菌作二元酸定量测定的方法也进行了讨论。     

△~9-1,18-十八烯二元酸生产菌株的筛选和诱变

△~9—1,18-十八烯二元酸(△~9DC_(18))是合成名贵香料——灵猫香的重要原料。灵猫香是四种名贵动物香(龙涎香、麝香、灵猫香和海狸香)中的一种。由于人民生活水平的不断提高,对名贵香料的需求量与日俱增,又由于人类保护野生动物,所以名贵香料的供求关系日渐紧张,因此合成人造香料是一种发展方向。 △~9DC_(18)自然界中不存在,化学方法又无法合成,微生物具有一种特异的氧化能力,能在常温常压下发酵油酸或油醇,生成相应链长的二元酸而不破坏其双键结构,因此可用微生物方法生产△~9DC_(18)。1983年日本田冈映用假丝酵母(Candida)MD—105,从反式—△~9—十八碳脂肪酸和顺式—△~9—十八碳脂肪酸发酵生产,用休止细胞转化96h,前者产生反式—△~9—1,18—十八烯二元酸(反式△~9DC_(18))达到32.9g/L,后者产生顺式—△~9—1,18—十八烯二元酸(顺式△~9DC_(18))达到48.lg/L。本文报道生产△~9DC_(18)菌株的筛选和诱变。     

十五碳二元酸发酵过程中β氧化的控制

目的：提高烃酸转化率,降低发酵法生产十五碳二元酸成本。方法：考察几种碳源和β氧化抑制剂丙烯酸对菌体生长、烃酸转化率及产酸的影响,并对乙酸钠的作用机制进行讨论。结果：发酵培养基加入的几种碳源中,乙酸钠对十五碳二元酸发酵影响最大。加入0．4（W／V）乙酸钠,转化率比对照组提高21％,产酸量比对照组提高22．5％;转入产酸期后加入0．1（WV）丙烯酸,产酸进一步提高16％。结论：乙酸钠和丙烯酸能够部分控制β氧化,可以有效降低发酵法生产十五碳二元酸成本。     

天然脂肪酸的臭氧化—氧化分解反应

本文以棉油皂脚脂肪酸为原料,用气相色谱跟踪法研究了天然脂肪酸的臭氧化一氧化分解反应,包括溶剂的选择,脂肪酸臭氧化反应温度和时间的控制以及臭氧化物氧化分解反应温度和时间的控制等。分离反应混合物,可以获得壬二酸、C_(6～9)羧酸和棕榈酸等用途广泛的化工产品。     

热带假丝酵母ctpxa1基因缺失菌的构建及对长链二元酸积累的影响

Pxa1p为酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae过氧化物酶体上的膜蛋白,与Pxa2p组成二聚体,参与转运长链脂肪酸进入过氧化物酶体过程。热带假丝酵母能够发酵烷烃和脂肪酸生产长链二元酸,而过氧化物酶体中发生的β-氧化会消耗产生的长链二元酸造成产率降低。本研究以热带假丝酵母Candida tropicalis 1798为宿主菌,通过基于PCR片段的同源单交换法,快速构建ctpxa1基因敲除菌株C.tropicalis 1798-pxa1。利用半定量RT-PCR技术,检测ctpxa1基因在C.tropicalis 1798、C.tropicalis 1798-pxa1的表达量,灰度值比值为2.03,表明ctpxa1在C.tropicalis 1798-pxa1中的表达被弱化。经144 h发酵,C.tropicalis 1798-pxa1比C.tropicalis 1798的十二碳二元酸产量明显提升,其产出浓度为10.3 g/L,比野生型菌株C.tropicalis 1798提高了94.3%。     

微生物的环氧化作用

环氧化作用(epoxidation)是在化合物双键两端碳原子间加上一原子氧形成三圆环的氧化作用。早在1909年,Prelezhaev发现烯烃化合物在过氧酸的作用下可以生成环氧化物(epoxide)。由于环氧化物在高温、强离子或自由基的催化下生成环氧均聚物和共聚物,是重要的工业原料。例如氧化乙烯和氧化丙烯的聚合物是合成纤维涤纶、环氧树酯和泡沫塑料等化     

高产十四碳二元酸的新菌株

中国科学院微生物研究所陈远童教授在石油微生物领域 ,微生物正烷烃代谢产物和代谢途径的基础理论研究以及微生物发酵正烷烃生产长链二元酸系列产品的应用开发研究中 ,取得优异成绩 ,尤其通过国家“八五”和“九五”科技攻关 ,先后培育出高产十五碳二元酸 (DC15)、十二碳二元酸 (DC12 )和十三碳二元酸 (DC13) 3株高产突变株 ,通过代谢调控和过程优化 ,在 2 5吨罐中试和 2 0吨罐规模工业生产试验研究中 ,把DC15、DC12 和DC13的发酵产酸水平稳定在 1 80～ 2 0 0g/L的国际领先水平。并率先在国内建成国际上首家千吨级规模的二元酸生产工…     

石油发酵长链二元酸的研究——(Ⅳ)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)休止细胞转化正烷烃为相应长链二元酸的研究

热带假丝酵母(Candida tropicalis)变种N-15的休止菌体能转化十五烷为十三烷1:13二羧酸。菌龄48小时休止菌体转化活力最高。转化的最适反应系统为pH 7`5之0`5 M磷酸缓冲液。通气量对转化有很大影响,在高通气条件下,菌浓为15×10~8/毫升时,十三烷1:13二羧酸产量可高达109克/升。而且休止菌体可将从癸烷至十七烷的正烷烃氧化为相应碳链的长铸二元酸,产量都很高。转化的方法工艺简单,效率高,有应用价值。N-15休止菌体还可以氧化不同长度碳链的醇、醛及一元脂肪酸,但不能氧化烯烃及二元醇,可能N-15的烷烃初始氧化不经过脱氢及二元醇氧化途径。     

桑天牛虫体提取物的成分及其在两性通讯中的作用

为明确桑天牛成虫释放的化学信息素成分及其在两性通讯中的作用,利用气质联用仪(GC-MS)分析了桑天牛整体及其腹末组织提取物的化学成分,采用Y型嗅觉仪测定雌雄成虫对5种主要提取物标准品的嗅觉反应,以及雌雄虫对涂抹标准品的洗脱同性与异性成虫的接触反应。结果表明: 桑天牛雌雄成虫整体及其腹末组织提取物化学成分主要为10个碳以上的烷烃和烯烃,其中顺-9-二十三碳烯含量最高,其次为二十七烷、二十九烷、十九碳烯、二十八烷和9-己基-十七烷等,以及少量醛类和酯类物质。嗅觉行为反应结果显示,二十九烷对雌雄虫的引诱作用显著,二十七烷仅对雌虫有显著的引诱作用,而十九碳烯则对雌成虫产生显著的驱避作用,1-二十二碳烯和顺-9-二十三碳烯对桑天牛雌雄虫作用不明显。接触反应结果显示,雄虫对涂抹1-二十二碳烯、二十七烷和二十九烷的洗脱成虫表现出明显的求偶行为,而雌虫仅对涂抹二十九烷的洗脱成虫表现出明显的求偶行为。综合分析发现,1-二十二碳烯、二十七烷和二十九烷是桑天牛性信息素的重要组分,在两性通讯中起重要作用。     

马尾松毛虫性信息素在不同类型诱芯中的稳定性

顺5,反7-十二碳二烯醇、顺5,反7-十二碳二烯乙酸酯和顺5,反7-十二碳二烯丙酸酯是马尾松毛虫Dendrolimus punctatus性信息素的主要成分。为研究如何减少上述共轭二烯信息素成分中的几何构型异构化和氧化的发生,作者制备了几种不同剂型的诱芯并进行了田间诱蛾试验。与常用的天然橡胶诱芯相比,诱芯中加入抗氧化剂（topanol CA）、提高性信息素的纯度、每5天重新更换诱芯及将载体换为硅橡胶等处理均不能明显提高诱芯的诱蛾效果,然而载体为复合橡胶（氯化丁基橡胶和天然橡胶的混合体）的诱芯诱蛾效率比天然橡胶诱芯提高了1倍以上。田间试验后,用毛细柱气相色谱对不同类型诱芯中残留的信息素及其异构体的分析结果显示：复合橡胶诱芯中只有12%～16%的不同信息素成分发生了异构化,而在天然橡胶诱芯中此值高达69%～87%。而且前者中信息素及其异构体的剩余量是后者的4倍。这些结果表明,复合橡胶诱芯之所以具有较高的诱效,主要由于在这种诱芯中,共轭二烯信息素更稳定,释放速率较为缓慢且均匀。     

大气气溶胶中二元酸、酮酸和羰基化合物研究进展

论述了以低分子量二元酸(C_2-C_(12))、酮酸(ωC_2-ωC_(12)和pyruvic acid)和α-羰基化合物(C_2-C_3)为代表的水溶性有机气溶胶的分布特征与季节变化,阐述二元酸及相关化合物的实验测定方法,探究了该类有机酸的光化学氧化机制、粒径分布、来源与形成转化过程、诊断比值等。基于不同城市、海洋与极地二元羧酸的实验分析及数据对比,指出陆地气溶胶主要受一次源排放影响,如化石燃料燃烧、生物质燃烧、食物烹制和塑料垃圾焚烧等,而海洋气溶胶则受陆源和海表浮游植物等释放的未饱和脂肪酸、生物挥发性有机物,以及大气长距离传输途中气溶胶光氧化过程的共同影响。此外,本文对二元酸的单体稳定碳同位素组成进行了讨论,揭示了稳定碳同位素值是判断气溶胶光化学氧化过程的重要手段,同时讨论了气溶胶长距离传输与二元酸及相关化合物的稳定碳同位素组成的潜在联系。     

农抗5102产生菌原生质体融合育种的研究Ⅳ．融合子FR—008的验证及其产生新活性物质的分离和鉴别

本文在探索5102－l号抗生素液相色谱HPLc)分析法的基础上,从出发菌株10—22和融合子FR-008的发酵物中均分离出5102—1号抗生素的主要组分,进一步证实融合子FR·008为吸水链霉菌应城变种种内融合的重组子。实验还从融合子FR一008的发酵物中分离和纯化了出发菌株不能产生的活性物质,通过与浓硫酸和浓盐酸反应呈深兰色,紫外可见光谱在403,380,360,340nm处有吸收峰等特征,表明它是一种七烯大环内酯类抗生素。在建立该抗生素中芳香残基的液相色谱分析法时,证明其中含有对氨基苯乙酮残基。用氨基酸分析仪测定经硫酸甲醇醇解和醇解产物再水解后的抗生素样品,表明它含有与已知七烯大环内酯类抗生素不同的氨基糖残基,其详细结构有待进一步研究确定。